Любую работу Вильямс всегда выполнял любовно и добросовестно, он любил труд и мастерство, всякое порученное ему задание он всегда доводил до полного завершения. Работа на опытном поле увлекла его так, как ни одна другая до этого. Он с увлечением копал глубокие почвенные ямы. Умело действуя лопатой и почвенным ножом, Вильямс добивался идеально вертикального направления почвенного разреза.
Вильямс так изящно препарировал корневые системы растений, составил такой прекрасный гербарий сельскохозяйственных растений в разных фазах их развития и вообще так быстро и глубоко освоился со всем ходом работ на опытном поле, что товарищи стали его считать своим неофициальным руководителем. На это быстро обратил внимание и Фадеев. Ему очень недоставало хорошего помощника и для занятий со студентами и для проведения многочисленных исследовательских работ на опытном поле и в лаборатории. По ходатайству Фадеева Совет Академии утвердил студента Вильямса, едва еще перешедшего на третий курс, ассистентом кафедры земледелия с оплатой «за счет суммы опытного поля», Это вознаграждение было более чем скромным и не превышало тех денег, которые он зарабатывал до этого репетиторством. Но работа при кафедре земледелия увлекала его несравненно больше, чем натаскивание неуспевающих гимназистов. Он смог с этого времени начать осуществление своей заветной мечты: он стал вести самостоятельную научную работу. Эта работа была связана с вопросами общего земледелия, курс которого он начал слушать с осени 1885 года.
В течение нескольких лет Вильямс добросовестно выполнял работу внештатного ассистента кафедры земледелия и одновременно вел наблюдения на опытном поле. В то время в России почти не было опытных полей и станций, какой-либо единой методики проведения сельскохозяйственных опытов и наблюдений не существовало.
В октябре 1887 года на Всероссийской сельскохозяйственной выставке в Харькове было организовано специальное совещание под председательством известного агронома профессора А. Е. Зайкевича и с участием В. В. Докучаева по вопросу «об объединении действий испытательных станций и опытных полей». Были намечены некоторые планы и общие цели. Совещание выработало особое «соглашение» о некоторых задачах и методах опытной работы по сельскому хозяйству. В конце протокола этого совещания, сыгравшего немаловажную роль в развитии у нас опытного дела, имеется добавление, в котором указано, что к этому «соглашению» впоследствии присоединились своими подписями А. А. Измаильский (1851–1914) и В. Р. Вильямс — тогда еще совсем молодой наблюдатель на опытном поле Петровской академии.
Факт совместного присоединения двух исследователей к «соглашению» является не случайным. Очевидно, Александр Алексеевич Измаильский, известный агроном-опытник, тоже питомец Петровки, уже в эти годы познакомился с Вильямсом и мог оценить его выдающиеся способности.
Курс общего земледелия, с наибольшим вниманием изучавшийся Вильямсом, имел одним из своих разделов почвоведение, которое особенно интересовало руководителя кафедры Фадеева. Он продолжал в своих лекциях развивать те идеи о почве и ее образовании, которые студенты уже слушали до этого от Густавсона, но Фадеев делал это более обстоятельно. Уделяя большое внимание выветриванию горных пород под влиянием атмосферных сил, Фадеев неизменно подчеркивал преобладающее влияние биологического фактора в образовании и развитии почв. Он говорил: «Наблюдение показывает, что уже голые скалы, в особенности известковые, даже с гладкой поверхностью, повидимому не тронутой еще выветриванием, покрываются растениями», которые «…играют весьма важную роль в разрушении горных пород».
Фадеев развивал мысль, что не только живые растения, но и разлагающиеся растительные остатки играют огромную роль при переходе мертвой горной породы в вечно развивающуюся почву и создают в ней условия все возрастающего плодородия.
Фадеев так обосновывал эти важнейшие положения:
«…процесс выветривания горной породы, усиливаемый действием живой и разлагающейся растительной массы, подготовляет постепенно и последовательно в продуктах разложения горной породы среду, пригодную для развития растений все более и более высокой организации: мхов, злаков, кустарников, деревьев.
Таким образом, сама растительность подготовляет из голых скал среду, которая могла бы служить не только для укрепления растений, но из которой эти последние могли бы также получать пищу».
После лекций Тимирязева и Густавсона лекции Фадеева заставляли Вильямса все глубже задумываться над вопросами взаимодействия почвы с растениями, а также над ролью перегноя в жизни почвы.